(57)【要約】【課題】各インパイルループ内に相互に同一の中性子あるいはガンマ線照射条件の照射場が形成されると共に、各インパイルループ内に配置されたループ用被照射体に対して独立した温度、圧力、雰囲気媒体での環境下ならびに同一の中性子あるいはガンマ線照射条件下にて試験を行い得る照射試験炉および照射試験炉用燃料集合体を提供すること。【解決手段】この照射試験炉１は、原子炉容器２と、原子炉容器２内に収容されると共に炉心３２が構成される炉心槽３と、炉心槽３内に挿入されて設置されると共に炉心３２に雰囲気媒体を導くインパイルループ４とを含み、炉心３２に配置された被照射体ＴＲに対して照射を行い得る。そして、炉心槽３内には複数のインパイルループ４が配置されると共にインパイルループ４の周囲に燃料集合体１０が配列され、燃料集合体１０の配列が各インパイルループ４から見て同一となるように炉心槽３が構成されていることを特徴とする。【選択図】        図３
2006047062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉容器と、前記原子炉容器内に収容されると共に炉心が構成される炉心槽と、前記炉心槽内に挿入されて設置されると共に前記炉心に雰囲気媒体を導くインパイルループとを含み、前記炉心に配置された被照射体に対して照射を行い得る照射試験炉において、
前記炉心槽内には複数の前記インパイルループが配置されると共に前記インパイルループの周囲に燃料集合体が配列され、且つ、燃料集合体の配列が各インパイルループから見て同一となるように前記炉心槽が構成されていることを特徴とする照射試験炉。
【請求項２】
前記炉心槽が略円筒形状を有すると共に、前記インパイルループおよび燃料集合体から成る配列が全体として略円形となるように、前記炉心槽が構成されている請求項１に記載の照射試験炉。
【請求項３】
複数の燃料集合体を環状に配列できると共に配列された燃料集合体によって１本の前記インパイルループが囲まれるように、炉心槽が構成されている請求項１または２に記載の照射試験炉。
【請求項４】
断面六角形状を有する燃料集合体が配列可能であると共に６体の燃料集合体がその六角形の辺を相互に隣接させることにより環状に配列可能であり、且つ、かかる燃料集合体から成る環に前記インパイルループが挿入されるように、前記炉心槽が構成されている請求項１〜３のいずれか一つに記載の照射試験炉。
【請求項５】
前記６体の燃料集合体から成る環が、その一部を構成する燃料集合体を隣接する環との間で共有しつつ連続的に複数配列可能であり、且つ、これらの環に対してそれぞれ前記インパイルループが配置されるように、前記炉心槽が構成されている請求項１〜４のいずれか一つに記載の照射試験炉。
【請求項６】
前記炉心槽に配列される燃料集合体は、濃縮度２０％未満の低濃縮ウランの二酸化物から成る複数の燃料棒が全体として六角格子構造となるように束ねられて構成されており、且つ、その中心軸上に集合体用被照射体の挿入孔が形成されている請求項１〜５のいずれか一つに記載の照射試験炉。
【請求項７】
濃縮度２０％未満の低濃縮ウランの二酸化物から成る複数の燃料棒が全体として六角格子構造となるように束ねられて構成されており、且つ、その中心軸上に集合体用被照射体の挿入孔が形成されていることを特徴とする照射試験炉用燃料集合体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、照射試験炉および照射試験炉用燃料集合体に関し、各インパイルループ内に相互に同一の中性子あるいはガンマ線照射条件の照射場が形成されると共に、各インパイルループ内に配置されたループ用被照射体に対して独立した温度、圧力、雰囲気媒体での環境下ならびに同一の中性子あるいはガンマ線照射条件下にて試験を行い得る照射試験炉および照射試験炉用燃料集合体に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子炉をはじめとする原子力設備では、その建造にあたり原子炉を構成する構造材や原子炉の燃料について照射試験が行われる。かかる照射試験は、所定の照射場を形成可能な照射試験炉にて実施される。従来の照射試験炉としては、日本原子力研究所のＪＭＴＲ（Japan Materials Testing Reactor ）が知られている（非特許文献１参照）。
【０００３】
従来の照射試験炉では、インパイルループ（in-pile loop）が原子炉容器の炉心槽内に挿入され、このインパイルループを取り囲むように複数の燃料集合体が炉心槽内に配列されて、炉心が構成されていた。かかる従来の照射試験炉では、インパイルループ内を高温高圧の雰囲気媒体（水やガス等の冷却材）が流通することにより、このインパイルループを介して雰囲気媒体が炉心内に導かれる。これにより、簡易かつ安価な構成にて実際の原子炉に近い照射環境が模擬される。
【０００４】
ここで、従来の照射試験炉では、原子炉容器内には複数のインパイルループが配置されている場合があるが、炉心内には単１本のインパイルループのみが配置されており、この単１本のインパイルループに対して燃料集合体が環状に配列されていた。
【０００５】
また、従来の照射試験炉では、薄肉板状の燃料板が積層されて燃料集合体が構成されていた。そして、かかる燃料集合体が配列されて炉心が構成され、その周囲にキャプセル挿入管が配置されていた。被照射体（挿入管用被照射体）は、キャプセルに収容されてキャプセル挿入管に配置され、この位置にて照射が行われていた。
【０００６】
【非特許文献１】日本原子力研究所大洗研究所  ＪＭＴＲパンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明は、各インパイルループ内に相互に同一の中性子あるいはガンマ線照射条件の照射場が形成されると共に、各インパイルループ内に配置されたループ用被照射体に対して独立した温度、圧力、雰囲気媒体での環境下ならびに同一の中性子あるいはガンマ線照射条件下にて試験を行い得る照射試験炉および照射試験炉用燃料集合体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、この発明にかかる照射試験炉は、原子炉容器と、前記原子炉容器内に収容されると共に炉心が構成される炉心槽と、前記炉心槽内に挿入されて設置されると共に前記炉心に雰囲気媒体を導くインパイルループとを含み、前記炉心に配置された被照射体に対して照射を行い得る照射試験炉において、前記炉心槽内には複数の前記インパイルループが配置されると共に前記インパイルループの周囲に燃料集合体が配列され、且つ、燃料集合体の配列が各インパイルループから見て同一となるように前記炉心槽が構成されていることを特徴とする。
【０００９】
この照射試験炉では、燃料集合体の配列が各インパイルループから見て同一となるように炉心槽が構成されているので、各インパイルループ内には相互に同一の中性子あるいはガンマ線照射条件の照射場が形成される。したがって、各インパイルループ内に相互に同一の中性子あるいはガンマ線照射条件の照射場が形成されると共に、各インパイルループ内に配置されたループ用被照射体に対して独立した温度、圧力、雰囲気媒体での環境下ならびに同一の中性子あるいはガンマ線照射条件下にて試験を行い得る利点がある。
【００１０】
また、この発明にかかる照射試験炉は、前記炉心槽が略円筒形状を有すると共に、前記インパイルループおよび燃料集合体から成る配列が全体として略円形となるように、前記炉心槽が構成されている。
【００１１】
また、この照射試験炉では、炉心槽が略円筒形状を有しており、また、インパイルループおよび燃料集合体から成る配列が全体として略円形となるように炉心槽が構成される。かかる構成では、インパイルループおよび燃料集合体の配置にあたり、炉心槽内の配置スペースのロスを低減できるので、照射試験炉の構成を小型化できる利点がある。
【００１２】
また、この発明にかかる照射試験炉は、複数の燃料集合体を環状に配列できると共に配列された燃料集合体によって１本の前記インパイルループが囲まれるように、炉心槽が構成されている。
【００１３】
また、この照射試験炉１では、燃料集合体の配列状態にて、複数の燃料集合体が１本のインパイルループを囲むように環状に配列される。かかる構成では、燃料集合体が環状に配列されるので、インパイルループ内のループ用被照射体に対して、その周囲から中性子あるいはガンマ線照射が行われる。これにより、効率的な照射を実現できる利点がある。
【００１４】
また、この発明にかかる照射試験炉は、断面六角形状を有する燃料集合体が配列可能であると共に６体の燃料集合体がその六角形の辺を相互に隣接させることにより環状に配列可能であり、且つ、かかる燃料集合体から成る環に前記インパイルループが挿入されるように、前記炉心槽が構成されている。
【００１５】
また、この照射試験炉では、燃料集合体の配列状態にて、断面六角形状を有する燃料集合体が配列され、且つ、６体の燃料集合体がその六角形の辺を相互に隣接させることにより環状に配列されると共に、これらの燃料集合体から成る環にインパイルループが挿入される。かかる構成では、小径の燃料集合体を多数用いてインパイルループを囲む構成と比較して、１本あたりのインパイルループを囲む燃料集合体の数が少ない。これにより、炉心槽内に燃料棒が密に配列されると共に、少ない数の燃料集合体により炉心が構成されるので、炉心の構成が簡素化される利点がある。なお、この照射試験炉では、以下のような燃料集合体が採用されることが好ましい（以下、同じ）。すなわち、燃料集合体は、複数の燃料棒を束ねて構成される。また、燃料棒は、例えば、濃縮度２０％未満の低濃縮ウランの二酸化物を燃料物質として構成される。また、各燃料棒は、隣接する三本が平面視にて正三角形を構成するように配列され（三角配列）、全体として六角格子構造となるように束ねられて配列される。
【００１６】
また、この発明にかかる照射試験炉は、前記６体の燃料集合体から成る環が、その一部を構成する燃料集合体を隣接する環との間で共有しつつ連続的に複数配列可能であり、且つ、これらの環に対してそれぞれ前記インパイルループが配置されるように、前記炉心槽が構成されている。
【００１７】
また、この照射試験炉では、燃料集合体の配列状態にて、上記の６体の燃料集合体から成る環が、その一部を構成する燃料集合体を隣接する環との間で共有しつつ連続的に複数配列され、且つ、これらの環に対してそれぞれインパイルループが配置される。かかる構成では、燃料集合体から成る環が別個独立に複数配列される構成と比較して、より少ない数の燃料集合体により複数のインパイルループが囲まれる。これにより、炉心槽内に燃料集合体が密に配列されると共に、かかる配列が少ない数の燃料集合体により構成されるので、炉心の構成が簡素化される利点がある。
【００１８】
また、この発明にかかる照射試験炉は、前記炉心槽に配列される燃料集合体は、濃縮度２０％未満の低濃縮ウランの二酸化物から成る複数の燃料棒が全体として六角格子構造となるように束ねられて構成されており、且つ、その中心軸上に集合体用被照射体の挿入孔が形成されている。
【００１９】
この照射試験炉では、炉心槽に配列される燃料集合体には、その中心軸上に挿入孔（キャプセル挿入孔）が形成されている。かかる構成では、挿入孔内に均一かつ良質な高密度の中性子あるいはガンマ線照射場が形成される。これにより、挿入孔内に配置された集合体用被照射体に対して効率的な照射試験を行えると共に良質な試験結果を得られる利点がある。
【００２０】
また、この発明にかかる照射試験炉用燃料集合体は、濃縮度２０％未満の低濃縮ウランの二酸化物から成る複数の燃料棒が全体として六角格子構造となるように束ねられて構成されており、且つ、その中心軸上に集合体用被照射体の挿入孔が形成されていることを特徴とする。
【００２１】
また、この照射試験炉用燃料集合体では、その中心軸上に挿入孔（キャプセル挿入孔）が形成されているので、使用時にて、挿入孔内に均一かつ良質な高密度の放射線照射場が形成される。これにより、挿入孔内に配置された集合体用被照射体に対して効率的な照射試験を行えると共に良質な試験結果を得られる利点がある。
【発明の効果】
【００２２】
この発明にかかる照射試験炉によれば、燃料集合体の配列が各インパイルループから見て同一となるように炉心槽が構成されているので、各インパイルループ内には相互に同一の中性子あるいはガンマ線照射条件の照射場が形成され、各インパイルループ内に配置されたループ用被照射体に対して独立した温度、圧力、雰囲気媒体での環境下で同一の中性子あるいはガンマ線照射条件下にて試験を行い得る利点がある。
【００２３】
また、この発明にかかる照射試験炉用燃料集合体では、その中心軸上に挿入孔が形成されているので、使用時にて、挿入孔内に均一かつ良質な高密度の中性子あるいはガンマ線照射場が形成され、挿入孔内に配置された集合体用被照射体に対して効率的な照射試験を行えると共に良質な試験結果を得られる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施例の構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的同一のものが含まれる。
【実施例】
【００２５】
［照射試験炉］
図１は、この発明の実施例にかかる照射試験炉を示す縦断面図である。図２〜図４は、図１に記載した照射試験炉を示すＡ視断面図（図２）、Ｂ視断面図（図３）およびＣ視断面図（図４）である。図５は、図１に記載した照射試験炉のインパイルループの構成を示す説明図である。図６および図７は、図１に記載した照射試験炉に用いられる燃料集合体を示す斜視図（図６）および断面斜視図（図７）である。図８は、図１に記載した照射試験炉の炉心構成を示す説明図である。図９は、図８に記載した炉心構成の変形例を示す説明図である。
【００２６】
この照射試験炉１は、材料や燃料を対象とした照射試験を実施できる試験炉である。例えば、この照射試験炉１は、原子炉の構造材や燃料の被照射体Ｔに高密度の中性子束で中性子を照射することにより、原子力プラントの開発に必要な照射試験データを取得できる。また、この照射試験炉１は、かかる用途のみならず、製造業あるいは医療等に用いられる放射性同位元素の製造、中性子やガンマ線の利用による学術研究支援などの複数の利用分野を有する。この点において、この照射試験炉１は、従来の照射試験炉と比較して利用性および汎用性の点で特に優れている。
【００２７】
この照射試験炉１は、原子炉容器２と、炉心槽３、インパイルループ（in-pile loop）４とを含み構成される（図１参照）。かかるインパイルループ４を有する照射試験炉１では、インパイルループ４内を高温高圧の雰囲気媒体（水やガス等の冷却材）が流通することにより、このインパイルループ４を介して雰囲気媒体が炉心３２内に導かれ、高密度中性子束の照射場が炉心３２内に部分的に形成される。これにより、簡易かつ安価な構成にて実際の原子炉に近い照射環境が模擬される。
【００２８】
原子炉容器２は、容器本体２１および容器蓋２２から成る（図１参照）。容器本体２１は、ドーム型の底部２３を有する略円筒形状の容器であり、その長手方向を垂直に立てつつ支持脚２６により側面を支持されて設置されている。また、容器本体２１の側部には、冷却水を流通させるための容器配管２４、２５が接続されている。容器本体２１内では、一方の容器配管２４から冷却水が供給されると共に他方の容器配管２５から冷却水が排出されることにより、稼働時にて常に冷却水が流通している。容器蓋２２は、略ドーム形状を有し、容器本体２１の開口部に着脱可能に設置される。この容器蓋２２が取付られることにより、原子炉容器２が密閉状態に保持される。また、この容器蓋２２は、照射試験炉１を構成する他の構成要素（例えば、インパイルループ４、ループ配管４１，４２など）に対して無干渉かつ独立して構成されている。したがって、この容器蓋２２は、他の構成要素を取り外すことなく、それ単体のみで容器本体２１に対して着脱できる。なお、容器蓋２２は、例えば、ボルト結合により容器本体２１に対して固定される。
【００２９】
炉心槽３は、その底部を下部炉心板３１に支持されて、原子炉容器２内に収容して設置されている（図１参照）。炉心槽３内には、複数の燃料集合体１０が長手方向を垂直に立てて収容され、所定の配列構造によって配列されている。そして、これらの燃料集合体１０群にインパイルループ４が挿通されて炉心３２が構成されている（図２、図３および図８参照）。なお、この照射試験炉１では、六角格子構造を有する棒状の燃料集合体１０が用いられる（図６参照）。また、炉心槽３は、その外周を原子炉容器２内の冷却水が流通するように構成されており、この冷却水により照射試験炉１の稼働時にて周囲の冷却が行われる。
【００３０】
インパイルループ４は、長尺の筒状部材から成り、その長手方向を垂直に立てて原子炉容器２内に設置される（図１〜図４参照）。このインパイルループ４は、炉心槽３内に挿入されて炉心３２を挿通しており、その底部にて下部炉心板３１に固定されているこれにより、インパイルループ４は、水平方向の断面視にて、燃料集合体１０により周囲を囲まれるように配置されている（図２および図３参照）。また、この照射試験炉１では、３本のインパイルループ４が相互に独立して設置されている。そして、これらの３本のインパイルループ４が水平方向の断面視にて三角形の各頂点を構成するように、原子炉容器２内に点対称に配列されている（図２〜図４参照）。また、これらのインパイルループ４は、原子炉容器２内に完全に収容されており、その上方開口部が原子炉容器２内に位置している。また、インパイルループ４の上方開口部には、ループ蓋４４が着脱可能に取り付けられており、このループ蓋４４によってインパイルループ４内が密閉されている。
【００３１】
また、各インパイルループ４の上方側部および底部には、ループ配管４１、４２が接続されている（図５参照）。インパイルループ４内には、これらのループ配管４１、４２を介して高温高圧の雰囲気媒体が供給されて流通する。ここで、上方側部のループ配管４１は、インパイルループ４との接続位置から水平方向に延出しており、原子炉容器２の側面から外部に引き出されて切換弁４３を介して雰囲気媒体の供給源（図示省略）に接続されている。一方、底部のループ配管４２は、下部炉心板３１を貫通して原子炉容器２内の底部でＵターンし、炉心槽３の側面と原子炉容器２の内壁面との隙間を通って上方に延出している。そして、底部のループ配管４２は、上方側部のループ配管４１の近傍にて水平方向に屈折し、原子炉容器２の側面から外部に引き出されて切換弁４３および雰囲気媒体の供給源に接続されている。
【００３２】
また、このインパイルループ４では、その内部での雰囲気媒体の流れ方向が外部の切換弁４３により切り替えられる。具体的には、切換弁４３を用いて雰囲気媒体の流れ方向を変更することにより、（１）雰囲気媒体がインパイルループ４内を上方から下方に流れる構成、あるいは、（２）下方から上方に流れる構成とすることができる。前者では、（１）雰囲気媒体が上方側部のループ配管４１からインパイルループ４内に入って底部のループ配管４２から出る構成となり、後者では、（２）雰囲気媒体が底部のループ配管４２からインパイルループ４内に入って上方側部のループ配管４１から出る構成となる。なお、切換弁４３には、当業者自明の範囲内にて公知のものが採用される。
【００３３】
［炉心構成］
ここで、この照射試験炉１では、炉心３２が以下のように構成されている。すなわち、この照射試験炉１では、水平方向の断面視にて、６体の燃料集合体１０が六角形の辺（六角格子の側面）を接合させて成る環を構成するように（中心に１体分の隙間が空くように）配列されている（図８参照）。そして、合計１５体の燃料集合体１０が連続的に配列されることにより、６体の燃料集合体１０から成る３つの環が三角形を成すように点対称に形成される。また、これらの３つの環は、その一部の燃料集合体１０を隣接する環との間で共有している。そして、これらの３つの環にそれぞれインパイルループ４が挿通されて配置される。これにより、水平方向の断面視にて、３つのインパイルループ４が正三角形の頂点を構成するように点対称（１２０度対称ないしは３分の１対称）に配置されると共に、各インパイルループ４の周囲が各６体の燃料集合体によって隙間なく囲まれるように構成される。
【００３４】
この照射試験炉１では、まず、被照射体Ｔがインパイルループ４内に配置される。以下、インパイルループ４内に配置される被照射体Ｔをループ用被照射体ＴＲと呼ぶ。ループ用被照射体ＴＲは、ループ蓋４４を取り外してインパイルループ４内に上方から挿入される。照射試験炉１の稼働時（照射試験時）には、高温高圧の雰囲気媒体が外部の供給源からループ配管４１、４２を介してインパイルループ４内に供給されて流通する。インパイルループ４周辺の燃料集合体１０にて核分裂反応が生じており、高密度中性子束の照射場が炉心３２内に部分的に形成される。これにより、ループ用被照射体ＴＲに対して照射が行われる。なお、稼働時には、容器配管２４を介して原子炉容器２内に供給された冷却水により、炉心３２が冷却される。
【００３５】
［効果］
この照射試験炉１では、炉心槽３内における燃料集合体１０の配列位置が、水平方向の断面視にて、各インパイルループ４から見て同一となるように構成されている（図３および図８参照）。具体的には、３本のインパイルループ４が設置されると共に、これらのインパイルループ４および燃料集合体１０から成る配列（炉心構造）が点対称（１２０度対称ないしは３分の１対称）となるように構成されている。したがって、各インパイルループ４内には相互に同一の中性子あるいはガンマ線照射条件の照射場が形成される。これにより、各インパイルループ４内に配置されたループ用被照射体ＴＲに対して独立した温度、圧力、雰囲気媒体での環境下で同一の中性子あるいはガンマ線照射条件下にて試験を行い得る利点がある。
【００３６】
また、この照射試験炉１では、炉心槽３（原子炉容器２）が略円筒形状を有しており、また、インパイルループ４および燃料集合体１０から成る配列が全体として略円形となるように構成されている（図１〜図４および図８参照）。かかる構成では、インパイルループ４および燃料集合体１０の配置にあたり、炉心槽３内の配置スペースのロスを低減できるので、照射試験炉１の構成を小型化できる利点がある。
【００３７】
また、この照射試験炉１では、各インパイルループ４が複数の燃料集合体１０によって周囲を囲まれるように、炉心槽が構成されている（図３および図８参照）。かかる構成では、燃料集合体１０が環状に配列されているので、インパイルループ４内のループ用被照射体ＴＲに対して、その周囲から中性子あるいはガンマ線の照射が行われる。これにより、効率的な中性子あるいはガンマ線の照射を実現できる利点がある。
【００３８】
また、この照射試験炉１では、断面六角形状（六角格子構造）を有する燃料集合体１０が採用されると共に、水平方向の断面視にて、６体の燃料集合体１０がその六角形の辺を相互に隣接させることにより環状に配列されており、且つ、これらの燃料集合体１０から成る環にインパイルループ４が挿入されている（図６および図８参照）。かかる構成では、小径の燃料集合体を多数用いてインパイルループ４を囲む構成と比較して、１本のインパイルループ４を囲む燃料集合体１０の数が少ない。これにより、インパイルループ４の周囲に燃料棒１０１を密に配列できると共に、かかる配列を少ない数の燃料集合体１０により構成できるので、炉心３２の構成が簡素化される利点がある。また、これにより、インパイルループ４および燃料集合体１０の配置にあたり、炉心槽３内の配置スペースのロスを低減できるので、照射試験炉１を小型化できる利点がある。
【００３９】
また、この照射試験炉１では、さらに、上記の６体の燃料集合体１０から成る環が、その一部を構成する燃料集合体１０を隣接する環との間で共有しつつ連続的に複数配列され、且つ、これらの環に対してそれぞれインパイルループ４が配置されている（図８参照）。かかる構成では、燃料集合体１０から成る環が別個独立に複数配列される構成と比較して、より少ない数の燃料集合体１０により複数のインパイルループ４が囲まれる。これにより、炉心槽３内に燃料棒１０１が密に配列されると共に、少ない数の燃料集合体１０により炉心が構成されるので、炉心３２の構成が簡素化される利点がある。また、インパイルループ４および燃料集合体１０の配置にあたり、炉心槽３内の配置スペースのロスを低減できるので、照射試験炉１の構成を小型化できる利点がある。
【００４０】
［炉心構成の変形例］
なお、この照射試験炉１では、上記のような断面六角形の燃料集合体１０が１５本用いられ、且つ、これらの燃料集合体１０により３本のインパイルループ４が囲まれて、炉心３２が構成される（図８参照）。これにより、インパイルループ４および燃料集合体１０が効率的に配置されるので、炉心３２の構成が簡素化される利点がある。しかし、これに限らず、燃料集合体１０は断面六角形（六角格子構造）でなくとも良く、また、燃料集合体１０の配列構造は特に限定されない。
【００４１】
例えば、上記のような断面六角形の燃料集合体１０が３０体（中心に燃料集合体１０が配置される構成では３１体）用いられ、且つ、これらの燃料集合体１０により６体のインパイルループ４が囲まれて炉心３２が構成されても良い（図９参照）。かかる配列構造は、６体の燃料集合体１０により１本のインパイルループ４が囲まれ、且つ、かかるインパイルループ４および燃料集合体１０の配列が環状に連続的に配列されることにより構成される。また、かかる配列構造では、各インパイルループ４を囲む燃料集合体１０の環が、隣接するインパイルループ４間にて、その構成要素である一部の燃料集合体１０を共有する構成となる。かかる構成によっても、インパイルループ４および燃料集合体１０が効率的に配置されて炉心３２の構成が簡素化される利点がある。なお、一般の照射試験炉１では、余りに多数の燃料集合体１０が配列されると稼働時における発熱量が膨大となる。このため、通常の照射試験炉１では、上記したような、３本のインパイルループ４が１５体の燃料集合体１０により囲まれて成る炉心構成が、必要かつ十分な構成であり好ましい。
【００４２】
［燃料集合体］
また、この照射試験炉１では、以下のような燃料集合体１０が採用されることが好ましい。すなわち、燃料集合体１０は、複数の燃料棒１０１を束ねて構成される。燃料棒１０１は、例えば、濃縮度２０％未満の低濃縮ウランの二酸化物を燃料物質として構成される（図７参照）。各燃料棒１０１は、隣接する三本が平面視にて正三角形を構成するように配列され（三角配列）、全体として六角格子構造となるように束ねられて配列される。そして、束ねられた燃料集合体１０は、その六角格子の各側辺がタイロッド１０２により構成され、また、その両端部が固定金具１０３により留められる。
【００４３】
また、燃料集合体１０の中心には、キャプセル挿入孔１０４が形成される。このキャプセル挿入孔１０４内には、被照射体Ｔが配置可能である。以下、かかるキャプセル挿入孔１０４（燃料集合体１０）内に配置される被照射体Ｔを集合体用被照射体ＴＳと呼ぶ。なお、キャプセル挿入孔１０４は、その開口部が固定金具１０３上に開くように構成されている（図６参照）。したがって、キャプセル挿入孔１０４内には、燃料集合体１０を分解することなく照射キャプセルを挿入できる。また、燃料集合体１０は、燃料棒１０１に代えて、部分的に所々に制御棒案内シンブル１０５が配置されている。
【００４４】
この照射試験炉１では、集合体用被照射体ＴＳが照射キャプセル（図示省略）という容器に入れられ、この照射キャプセルが燃料集合体１０のキャプセル挿入孔１０４に挿入される。そして、燃料集合体１０は、照射キャプセルが挿入されたまま炉心３２に配置される。そして、照射試験炉１の稼働により、集合体用被照射体ＴＳに照射が行われる。なお、集合体用被照射体ＴＳは、通常、燃料交換のサイクル毎に被照射体の試験期間（照射期間）が設定され、燃料交換時にて燃料集合体１０と共に炉心３２から取り出される。
【００４５】
この照射試験炉１では、燃料集合体１０内（燃料集合体１０の中心軸）にキャプセル挿入孔１０４が形成されているので、キャプセル挿入孔１０４内に均一かつ良質な高密度の照射場が形成される。これにより、照射試験を効率的に行えると共に良質な試験結果を得られる利点がある。
【００４６】
また、この照射試験炉１では、すべての燃料集合体１０内にキャプセル挿入孔１０４が形成されており、したがって、すべての燃料集合体１０に対して集合体用被照射体ＴＳが配置可能である。これにより、複数の被照射体に対して照射試験を同時に実施できるので、照射試験をより効率的に行える利点がある。
【００４７】
また、この照射試験炉１では、従来の照射試験炉のキャプセル挿入管と比較して、キャプセル挿入孔１０４が大口径を有するので、中性子計装モニターや熱電対を具備した照射キャプセルを配置できる利点がある。
【００４８】
［付加事項］
また、この照射試験炉１では、従来の照射試験炉（非特許文献１参照）と比較して、インパイルループ４が長尺構造を有するので、より長尺のループ用被照射体ＴＲに対して照射試験を行い得る利点がある。また、かかる長尺のインパイルループ４によって、均一な中性子束を軸方向に広範囲にて取得できる炉心３２が構成される。これにより、照射試験を効率的に行えると共に良質な試験結果を得られる利点がある。
【００４９】
また、この照射試験炉１では、従来の照射試験炉（非特許文献１参照）と比較して、インパイルループ４が大口径を有するので、より大型のループ用被照射体ＴＲに対して照射試験を行い得る利点がある。また、かかる大口径のインパイルループ４では、多様な形状のループ用被照射体ＴＲに対して照射試験を行い得る利点がある。
【００５０】
この照射試験炉１では、複数（３本）のインパイルループ４が相互に独立して設置されているので、各インパイルループ４にそれぞれループ用被照射体ＴＲを配置できる。これにより、同時かつ個別条件下にて、インパイルループ４毎に独立した照射試験を実施できる利点がある。
【００５１】
また、ＪＭＴＲ（非特許文献１参照）では、照射場の最高温度および最高圧力が沸騰水型原子炉向けに構成されているため、加圧水型発電用原子炉向けの照射試験を実施できないという課題がある。この点において、この照射試験炉１では、インパイルループ４の採用により高温高圧条件下での照射試験を実施できるので、沸騰水型原子炉および加圧水型発電用原子炉の双方を対象とした照射試験を実施できる利点がある。なお、沸騰水型原子炉は、軽水を原子炉冷却材および原子炉減速材として使用し、この軽水を炉心で沸騰させて直接蒸気を発生させ、この蒸気をタービン発電機に導いて発電を行う原子炉をいう。また、加圧水型発電用原子炉は、軽水を原子炉冷却材および原子炉減速材として使用し、この軽水を炉心全体に渡って沸騰しない高温高圧水とし（原子炉系：一次冷却系）、この高温高圧水を蒸気発生器（一次系）に送って熱交換させて蒸気を発生させ（蒸気系：二次冷却系）、この蒸気をタービン発電機に送って発電を行う原子炉をいう。
【００５２】
また、この照射試験炉１では、インパイルループ４のループ配管４１、４２と、雰囲気媒体の供給源との間に切換弁４３が設置されており、この切換弁４３によってインパイルループ４内における雰囲気媒体の流れ方向が切り替え可能である（図５参照）。これにより、用途に応じた好適な照射環境を実現できるので、試験データを高品質化できる利点がある。具体的には、液体冷却型原子炉を対象とした照射試験では、実原子炉の冷却条件を模擬するには雰囲気媒体がインパイルループ４内を下方から上方に流れる構成が好ましく、気体冷却型原子炉を対象とした照射試験では、高速で流れる冷却気体による浮き上がりあるいは振動等を簡単な構成で抑制できるようにするために、雰囲気媒体がインパイルループ４内を上方から下方に流れる構成が好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
以上のように、本発明にかかる照射試験炉および照射試験炉用燃料集合体は、各インパイルループ内に相互に同一の中性子あるいはガンマ線照射条件の照射場が形成されると共に、各インパイルループ内に配置されたループ用被照射体に対して独立した温度、圧力、雰囲気媒体での環境下ならびに同一の中性子あるいはガンマ線照射条件下にて試験を行い得る点で有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】この発明の実施例１にかかる照射試験炉を示す縦断面図である。
【図２】図１に記載した照射試験炉を示すＡ視断面図である。
【図３】図１に記載した照射試験炉を示すＢ視断面図である。
【図４】図１に記載した照射試験炉を示すＣ視断面図である。
【図５】図１に記載した照射試験炉のインパイルループの構成を示す説明図である。
【図６】図１に記載した照射試験炉に用いられる燃料集合体を示す斜視図である。
【図７】図１に記載した照射試験炉に用いられる燃料集合体を示す断面斜視図である。
【図８】図１に記載した照射試験炉の炉心構成を示す説明図である。
【図９】図８に記載した炉心構成の変形例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５５】
１  照射試験炉
２  原子炉容器
２１  容器本体
２２  容器蓋
２３  底部
２４  容器配管
２５  容器配管
２６  支持脚
３  炉心槽
３１  下部炉心板
３２  炉心
４  インパイルループ
４１，４２  ループ配管
４３  切換弁
４４  ループ蓋
１０  燃料集合体
１０１  燃料棒
１０２  タイロッド
１０３  固定金具
１０４  キャプセル挿入孔
１０５  制御棒案内シンブル
Ｔ  被照射体
ＴＲ  ループ用被照射体
ＴＳ  集合体用被照射体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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